Калію хлорат, бертолетової сіль KClO3
Бертолетова сіль, калію хлорат, бертолетова сіль, KClO3.
Калійна сіль хлорноватої кислоти НСlO3. Використовується як окислювач у багатьох піротехнічних складах. Являє собою прозорі кристали пластинчастої форми, рідше безбарвні моноклінні призми. При швидкої кристалізації насиченого розчину випадають дрібні голчасті кристали. Структурна формула представлена трьома атомами кисню, пов'язаними з атомом хлору ковалентним зв'язком і атомом калію, зв'язок якого з хлором має іонний характер.
Має наступний процентний склад: калій - 31,92%. хлор - 28,92%, кисень - 39,16%. Щільність кристала - 2,344 г / см3, гравіметрична щільність (порошок) - 2,1 - 2,25 г / см3. Молярна маса - 122,55 г / моль. Чи не гігроскопічний. Розчинність в воді: 0 ° C - 33 г / л, 10 ° C - 52 г / л. 20 ° C - 73 г / л, 25 ° C - 86 г / л. 30 ° C - 101 г / л. 40 ° C - 139 г / л, 60 ° C - 238 г / л. 80 ° C -376 г / л, 100 ° C - 562 г / л. Температура плавлення чистого речовини - 356 ° C. Температура розкладання сильно залежить від наявності домішок і для чистого речовини становить між 395 і 420 ° C. Домішки таких речовин як перекис марганцю, окис міді, окис заліза (Fe2O3), окис кремнію (пісок), окис хрому, хлорид калію сильно знижують температуру розкладання хлората калію, тим самим підвищуючи чутливість складів. Тип домішок так само впливає на склад продуктів розкладання (при нагріванні без палива):
4KClO3 - 3KClO4 + KCl. при подальшому нагріванні - KClO4 - KCl + 2O2; або -
2KClO3 - 2KCl = 3O2
Цікавий так само той факт, що розкладання хлората калію має екзотермічний характер (з виділенням тепла), а розкладання перхлорату калію - ендотермічний (з поглинанням тепла). Це пояснюється тим, що при окисленні хлората в перхлорат (приєднання четвертого атома кисню) йде процес з виділенням енергії. З цієї причини не дивлячись на те, що у хлората менше кисню, ніж у перхлората (39,16 проти 46,2) склади на хлорат більш енергійні (і більш небезпечні) ніж на перхлорат.
Вперше хлорат калію було отримано в 1786 р французьким хіміком Клодом Бертолле. Метод отримання полягав в пропущенні хлору через розчин гідроксиду калію з випаданням кристалів хлората. Він же випадково виявив і вибухові властивості хлорату - коли розтирав його в ступці, де на стінах залишилася сірка від попередніх експериментів. Сучасні методи отримання полягають або в термічному розкладанні гіпохлоритів, або методом електролізу розчинів хлоридів. Найчастіше гіпохлориту натрію і хлориду натрію на увазі хорошою розчинності солей натрію, з подальшою реакцією обміну з хлоридом калію.
Робота з хлоратом калію потребує обережності. Даний хімікат отруйний. Смертельна доза становить від 2 до 30 г при попаданні всередину організму. Це обумовлено як наявністю іона калію, так і іона хлората. Та ж хлорат діє дратівливо на слизові ротової і носової порожнин, а так само на шкіру. Тому працювати потрібно в респіраторі і рукавичках. Ознаки отруєння - блювота, болі в шлунку, проноси, темний колір сечі, розлад дихання, головний біль, серцева слабкість, судоми, ціаноз обличчя і губ. Перша дія при отруєнні: промивання шлунка, блювотні, проносні, сечогінні, крім кислого і вуглекислого пиття. Негайно звернутися до лікаря.
Ще більш небезпечним фактором в роботі з бертолетової сіллю є її вибухонебезпечність в сумішах з горючими речовинами, а так само з нітратами. Не допускається змішування сухих складів, особливо з активними горючими - сірою, фосфором, сульфідом сурми, алюмінієм, магнієм, і ін. Так само потрібно пам'ятати про чутливість складів, в яких застосовується пилоподібне горючі, наприклад сажа або навіть деревне борошно. При роботі потрібно так само уникати дії сильних кислот, при попаданні яких на чистий хлорат протікає реакція з виділенням окислів хлору в основному ClO2, який може довільно вибухати вже при температурі в 60 ° C. Він же підпалює пальне в суміші на основі хлорату. Відомий так званий склад Кибальчича - суміш бертолетової солі з цукром, яка моментально запалюється при попаданні сірчаної кислоти. Не допускається контакт хлората з лужними металами, який закінчується вибухом. Так само не слід використовувати в складах суміш хлорату з перманганатом калію (KMnO4 - марганцівка), такі склади вкрай нестійкі і сильно чутливі до механічних навантажень. При роботі з бертолетової сіллю завжди потрібно продумувати порядок змішування компонентів - по можливості її краще вводити в останню чергу, ретельно перемішавши інші компоненти і зволоживши суміш етиловим спиртом. Після роботи всі інструменти ретельно вимити, в приміщенні провести вологе прибирання.
В історії відомо багато випадків вибухів бертолетової солі. Вибухали цілі заводи, де її виробляли. Досить згадати вибух на заводі St. Helens United Alcali Co. в 1899 р в місті Ліверпуль. Тоді через порушення техніки безпеки (робочий кинув недопалок сигарети на дерев'яні рамки кристаллизаторов, на яких було трохи хлората) сталася пожежа і вибух 156 тонн бертолетової солі. Від сильного пожежі хлорат розплавився і річкою кинувся по території заводу, спалюючи і розжарити до білого все на своєму шляху. За словами експертів сам вибух стався внаслідок падіння з висоти фрагментів стін на розплавлений хлорат.